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RepRap Ltd的Adrian Bowyer博士寫了一個(gè)FreeCAD Python宏，它通過數(shù)字模型隨機(jī)插入有角度的空心圓柱體，以增加零件3D打印的強(qiáng)度。通常，部分越堅(jiān)固，它就越強(qiáng)。因此，在整個(gè)零件中添加空心管似乎是一種加強(qiáng)它的反直覺方式。這背后的理論依賴于切片程序產(chǎn)生的填充方式，填充是無法看到的3D打印內(nèi)部，它是空間密度/堅(jiān)固度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。 FDM上的3D打印（熔融沉積建模）通常不會打印固體，因?yàn)檫@樣做效率低，耗費(fèi)時(shí)間和材料更多。

因此，切片程序通過生成最受歡迎的方格網(wǎng)格，三角形或蜂窩圖案來填充3D打印內(nèi)部的大部分空氣。用戶將填充密度設(shè)置為百分比，0％創(chuàng)建一個(gè)完全空心的外殼，100％創(chuàng)建一個(gè)完全堅(jiān)固的部分。絕大多數(shù)3D打印都設(shè)置為15％到30％之間的填充，因?yàn)樗强斩春蛨?jiān)固的完美結(jié)合。大多數(shù)切片機(jī)的缺點(diǎn)之一是只能將一個(gè)填充密度應(yīng)用于零件，密度總是均勻地分散在整個(gè)3D打印中。

不幸的是，機(jī)械應(yīng)力很少均勻地分散在3D打印件上。在施加重量或壓力的特定區(qū)域中，應(yīng)力通常較大。通過加長填充物來增強(qiáng)這些應(yīng)力點(diǎn)的強(qiáng)度將增加整個(gè)部件的密度并使用比技術(shù)要求更多的材料。 Bowyer博士希望在選定的區(qū)域增加密度，而空心圓柱體可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，因?yàn)橛糜谥圃旃鼙诘乃芰稀ｋm然管本身是空心的，但它們的壁是堅(jiān)固的。使管子成角度可以在多個(gè)軸上擴(kuò)展堅(jiān)固性，同時(shí)還提供一些防止分層（層的分離）的保護(hù)。

為了測試管子是否真正增加了強(qiáng)度，Bowyer博士3D打印了同一部件的兩個(gè)版本：一個(gè)在應(yīng)力點(diǎn)添加了空心管（由FreeCAD的有限元分析（FEA）工具確定），另一個(gè)沒有。對兩者施加相同的重量，具有管的那個(gè)工具有54％的抗彎曲性。